新型小分子化合物Me6促进辐射损伤肠组织再生修复的研究

To date, there are no effective pharmacological interventions to prevent the development of intestinal radiation injury. The work should be continued to find new therapeutic strategies for intestinal radiation injury. We previously found a novel small molecule, Me6, could increase the recruitment and incorporation of bone marrow endothelial progenitor cells (BM EPCs) into the ischemic limb and promoted functional angiogenesis. Thus, we postulate that Me6 might promote the repair and regeneration of intestinal radiation injury via the recruitment of endothelial progenitor cells. We plan to use the lethally-irradiated mice to evaluate the effect of Me6 on the repair of damaged intestine. By using BM GFP+ cells-reconstructed mice with lethally-irradation, we will further evaluate whether Me6 recruit BM EPCs into damaged intestine and promote the regeneration of intestine epithelial cells. In combination with in vitro and in vivo experiments, we will investigate the direct target cells of Me6, the downstream signal pathway and the target genes. Our goal is to reveal the role of Me6 on the repair and regeneration of intestinal tissue and understand the regulation mechanism of Me6. The project will provide a novel strategy to find a therapeutic molecule via regulation of stem/progenitor cells.

目前，放射性肠组织损伤的治疗仍是个难题，研发放射性肠损伤的治疗新策略尤为迫切。我们实验室前期研究发现一个新型小分子化合物Me6，它能动员及募集骨髓中的内皮祖细胞至缺血组织，促进缺血下肢毛细血管新生。因此，我们推测Me6有可能通过调控骨髓内皮祖细胞的行为来促进辐射损伤肠组织的修复。我们拟选用致死剂量射线照射的小鼠模型，评估Me6是否具有促进辐射损伤肠组织修复的能力；利用骨髓GFP+细胞嵌合的小鼠模型，弄清Me6是否通过募集骨髓中的内皮祖细胞来发挥辐射损伤治疗作用；利用原代细胞（内皮祖细胞、小肠隐窝细胞）的辐照后克隆培养实验等分析Me6直接作用的靶细胞；进一步通过体外、体内实验阐明其发挥作用的信号通路和作用靶点，明确Me6发挥肠辐射损伤治疗作用的分子机制。本项目提出了化合物可以通过调控干细胞的行为来发挥肠辐射损伤治疗作用的新思路，研究结果将为我们今后开发出治疗肠辐射损伤的新型药物奠定基础。

当前，放射性肠组织损伤的治疗仍是个难题，国际上仍缺乏针对放射性肠损伤的预防及治疗的有效药物。我们利用干细胞技术平台筛选并发现了一个新型的小分子化合物Me6是一个潜在的对抗放射损伤的小分子药物。我们发现化合物Me6通过皮下给药能明显提高8.0 Gy致死剂量辐照小鼠的存活率。照射后7天对小鼠肠上皮细胞的形态及结构进行分析，我们发现该化合物的使用可以使小肠上皮结构趋于完整，表现出促进小肠隐窝细胞再生及修复的能力。为探讨化合物Me6的作用机制，我们构建了骨髓GFP+细胞嵌合的小鼠模型并对其进行8.0 Gy致死剂量射线照射，我们发现Me6全身给药组小鼠小肠组织中GFP+内皮细胞数量增多，凋亡的内皮细胞数量减少。我们推测Me6可能通过动员及募集骨髓的内皮祖细胞至肠组织，从而促进肠上皮细胞的修复。Me6给药组小鼠外周血GFP+内皮祖细胞数量增多证实了我们的推测。当照射剂量大于12Gy,小肠干细胞的直接损伤与再生对小鼠的存活尤为重要。因此，我们继续考察了化合物Me6对小肠干细胞的直接调控作用。我们发现Me6给药能明显提高14Gy剂量照射小鼠的存活。体外利用小肠类器官培养系统，我们发现Me6不仅可以诱导小肠干细胞增殖，而且可以增加小肠类器官的出芽率。芯片数据分析及Western Blot等检测结果表明Me6增加了β-catenin的磷酸化及入核，提高TCF-4报告系统的转录活性，继而调控了β-catenin下游与小肠干细胞自我更新和增殖相关基因的表达。Q-PCR及Western Blot结果证实Me6可以激活小肠干细胞干性和增殖相关基因及蛋白的表达，如Ascl2、Lgr5、Myc和CyclinD1。β-catenin的敲低消除了Me6对体外小肠类器官生长和辐射小鼠隐窝再生的影响，这进一步证明了Me6通过β-catenin信号通路发挥促进辐射损伤小肠隐窝再生的作用。综上，我们明确了化合物Me6促进小肠组织辐射损伤后再生修复的机制，即动员及募集内皮祖细胞至肠组织以改善微环境、同时通过β-catenin通路直接调控小肠干细胞再生两方面发挥作用。该研究成果为进一步开发出基于小分子化合物Me6治疗肠辐射损伤的新型药物奠定基础。